“摆下八卦阵、专捉飞来将”的蜘蛛,是一种神奇的节肢动物,通常生活在屋檐、墙角和草木间。不管人类是否喜欢蜘蛛,它们创作的蛛网是相当诱人的。撇开蜘蛛对猎物的无情以及对同类的残忍,随着科研的不断深入,人们对蜘蛛和蛛丝的用途越来越感兴趣。
据调查,全世界已知的蜘蛛种类约有45380个。蜘蛛个体的大小差别很大,马达加斯加有一种名叫“树皮蛛”的巨型蜘蛛,它们可在河的两岸间织出一个巨网,跨距达25米。蜘蛛分泌的“牵引丝”(蛛网中辐射状纵向骨架及外围边框和包卵丝)尤其是逃生时分泌之“牵引丝”的综合力学性能胜过钢丝和芳纶高性能纤维。而围绕蜘蛛网心的蛛丝(横丝)虽然强度较低,但伸长率却很大。最吸引人的是,蛛丝是纯天然的无菌和抗菌纤维,细菌和真菌无法固着在蛛丝上。古埃及人、古罗马人和古希腊人曾经用蛛丝治疗伤口及牙周脓肿。欧洲一个医学研究小组的急救药箱里就常备着一团蛛丝,它不会变干,用在割伤或烧伤的伤口上,几天便能愈合,且不留疤痕。蛛丝的这些优异性能一直激励着医学专家们,因为完全可以设想,在脏器或组织移植时,涂覆了蛛丝的移植物不会因受到宿主体内致敏的免疫效应细胞和抗体的攻击而被排斥;人们也想到了用蛛丝生产的弹性缝合线以及人造神经通路……从理论上讲,这些课题既有吸引力,又极具实用价值。
很多专家做过实验,试图人工养殖蜘蛛和采集蛛丝,可是由于蛛丝的量很少,尽管一只蜘蛛在15分钟内通过人工采集能产出100米长的蛛丝,但通常采集一次的量被控制在500米,否则蜘蛛会太疲劳。再说蜘蛛颇难驯养(比如蜘蛛会相互残食,有时会吃掉所织之网)。人们最后得出结论:蛛丝材料必须人工合成,经过多年的失败,终于有人找到了一个途径:发明一种“工作微生物”。具体地说,是改变大肠杆菌的基因,通过转基因大肠杆菌来生产人们渴望已久的人造蛛丝胶原蛋白。2008年,在德国慕尼黑创立了蛛丝产品公司,产品的计划应用领域:美容、服装(抢救人员的功能衣、运动员服装、防弹衣等)、医学、汽车工业(安全气囊)。2013年已推出了防治皮肤干燥和神经性皮炎的蛛丝护肤产品。2016年开始,将对不会引起发炎的蛛丝涂覆乳房硅酮植入物做临床试验。
皮肤细胞喜欢“定居”在蛛丝上,因此让活的结缔组织细胞结合蛛丝胶原蛋白,用3D打印机生产人造皮肤和人造器官是一种非常理想的方法,比如在对心脏病人做手术时,利用患者自身的心肌细胞,结合蛛丝胶原蛋白,通过3D打印机生产出心脏“配件”并立即植入患者心脏。这一切今天听起来好像是科幻故事,但专家们确信,这种不会引起排异反应的植入物,再过20至25年将成为现实。科学家们的乐观态度是有理由的:实验室里已经通过蛛丝生物喷墨打印,成功地生产了神经通路。